校准方法和设备技术

本发明专利技术描述了一种用于对设备进行校准的方法，所述设备包括安装在机器上的测量探头（4）。所述机器能够捕获表示所述测量探头的位置的机器位置数据（x，y，z；70；80），所述测量探头能够捕获表示一表面相对于所述测量探头（4）的位置的探头数据（a，b，c；72；82）。测量探头（4）可以是具有可偏转的触针（14）模拟探头或者扫描探头。该方法的第一步骤包括以已知的速度相对于制品（30；40；42）移动所述测量探头（4），同时捕获探头数据（a，b，c；72；82）和机器位置数据（x，y，z；70；80）。特别的是，所述测量探头（4）沿着一路径移动，所述路径使得能够捕获表示所述制品的表面上的两个或者多个点相对于所述测量探头（4）的位置的探头数据（a，b，c；72；82）。该方法的第二步骤包括分析机器位置数据（x，y，z；70；80）和探头数据（a，b，c；72；82），并且从这些数据确定捕获探头数据和机器位置数据的相对延迟（即所谓的系统延迟）。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术描述了一种用于对设备进行校准的方法，所述设备包括安装在机器上的测量探头（4）。所述机器能够捕获表示所述测量探头的位置的机器位置数据（x，y，z；70；80），所述测量探头能够捕获表示一表面相对于所述测量探头（4）的位置的探头数据（a，b，c；72；82）。测量探头（4）可以是具有可偏转的触针（14）模拟探头或者扫描探头。该方法的第一步骤包括以已知的速度相对于制品（30；40；42）移动所述测量探头（4），同时捕获探头数据（a，b，c；72；82）和机器位置数据（x，y，z；70；80）。特别的是，所述测量探头（4）沿着一路径移动，所述路径使得能够捕获表示所述制品的表面上的两个或者多个点相对于所述测量探头（4）的位置的探头数据（a，b，c；72；82）。该方法的第二步骤包括分析机器位置数据（x，y，z；70；80）和探头数据（a，b，c；72；82），并且从这些数据确定捕获探头数据和机器位置数据的相对延迟（即所谓的系统延迟）。【专利说明】校准方法和设备本专利申请是申请号为200880005998.7 (国际申请号为PCT/GB2008/000528)、 申请人:为“瑞尼斯豪公司”、专利技术名称为“校准方法和设备”的专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于校准设备的方法，该校准设备包括安装在机器上例如机床上的测量探头。具体而言，本专利技术涉及用于确定在这种设备中捕获测量探头数据和机器位置数据的相对延迟的方法。
技术介绍
测量探头是已知的，其具有用于接触物体的触针或者探针以及位于探头主体内的换能器用于测量触针相对于探头主体的任何偏转。这些测量探头通常称为“模拟”或者“扫描”探头，这种测量探头的一个例子描述在美国专利N0.4084323 (McMurtry)0在使用中，扫描探头的主体安装到机器上，并且相对于物体的表面运动，使得触针扫描物体表面。对测量探头换能器的输出进行读数(用于检测触针偏转)并且对机器的工作空间内的探头主体的位置进行读数。结合扫描期间获得的探头偏转数据和机器位置数据，允许在整个扫描中的非常多点处获得工件表面的位置。上面描述的类型的模拟或者扫描探头通常被布置成用于产生探头偏转读数流，该读数流物体表面上的点相对于探头壳体的位置的测量。应当理解，这种测量探头相当程度不同于所谓的触碰式探头或者触碰触发式探头，触碰式探头或者触碰触发式探头仅仅用作开关并且在触针偏转超过某一阈值时发送所谓的触发信号。在触碰触发式探测系统中，触发信号用来冻结携带探头的机器的测量刻度尺，由此允许当偏转超过阈值时找到探头的位置。对于触碰式探头，已知可以确定所谓的探头延迟，其证明了事实:在时间Tl物理偏转超过偏转阈值的触碰式探头的触针和在时间T2冻结的机器的刻度尺之间存在时间延迟。用于确定触碰式探头延迟(T2-T1)的各种校准技术是已知的，例如，参见专利文献GB2328025;EP420416 和 US5425180。在专用的使用扫描探头的坐标测量机器(CMM)中，来自机器的位置编码器的探头位置信息和来自测量探头的触针偏转数据均被高速捕获。探头偏转和探头位置数据可以因此容易地结合，以便几乎实时产生物体坐标测量。在美国专利US6810597中，描述了用于去除在这些设备中可能发生的各种静态和动态误差的校准技术。美国专利US6810597还描述了用于确定探头内的任何延迟(例如电子处理延迟)的方法，所述延迟可能延迟探头偏转数据的产生。还已知在标准的数控机床的主轴中安装扫描探头。在这种机床中，数字控制器(NO从各个位置编码器接收位置信息。机床位置信息(例如，主轴位置的X，y, ζ测量)的主要目的是允许NC采用伺服控制反馈环路精确控制机器运动。位置信息还可以通过NC输出，并且与探头(触针偏转)测量结合，来确定物体的坐标测量。为了提供更好的机器位置和探头测量的同步，WO 2005/065884描述了一种主时钟布置，其对于探头偏转和机器位置数 据产生共同的定时信号。
技术实现思路
因此，根据本专利技术的第一方面，提供一种用于对设备进行校准的方法，所述设备包括安装在机器上的测量探头，所述机器能够捕获表示所述测量探头相对于一制品的位置的机器位置数据，所述测量探头能够捕获表示一表面相对于所述测量探头的位置的探头数据，所述方法包括如下步骤:(i)以已知的速度相对于所述制品移动所述测量探头，同时捕获探头数据和机器位置数据，所述测量探头沿着一路径移动，所述路径使得能够捕获表示所述制品的表面上的两个或者多个点相对于所述测量探头的位置的探头数据；以及(ii)分析在步骤(i)中捕获的机器位置数据和探头数据，并且由此确定捕获探头数据和机器位置数据的相对延迟。因此提供了能够用来建立设备中的所谓的系统延迟(即捕获探头数据和机器位置数据的相对延迟)的方法，所述设备包括安装在机器上的测量探头。该方法包括第一步骤(i)以已知的优选基本上恒定的速度相对于所述制品移动所述测量探头，同时从机床收集机器位置数据值并且从探头收集探头数据值。该速度可以是已知的实际速度(例如测量的速度)或者是已知的要求速度(即探头被指示来移动的速度)。在该第一步骤中，测量探头被沿着扫描路径驱动，该扫描路径被选择使得可以获得表示所述制品的表面上的两个或者多个点相对于所述测量探头的位置的探头数据。如下面更详细描述的，与产生机器位置数据和探头数据有关的不同的延迟(例如，由于测量探头和机器电子中的不同的延迟)可以意味着在由机器捕获的机器位置数据值和由设备捕获的探头数据值之间存在相对延迟(所谓的“系统延迟”)。该系统延迟可以通过如下说明更好的理解:在一特定的时间瞬时，探头测量测量制品的表面上的单个点。例如，在接触测量探头具有可偏转的触针的情况下，触针在一个时间瞬时接触制品的表面上的单个点。在绝对时间的该一个时间瞬时，存在一定的(明确的)触针偏转，并且机器将探头保持在一定的(明确的)位置。在该时间瞬时触针偏转和机器位置的结合产生了表面上单个点的精确位置。但是，对于实际系统，探头捕获触针偏转信息所花费的时间通常不同于机器捕获与探头位置有关的信息所花的时间。由探头和机器在相同的时间点捕获的探头数据和机器位置数据对应于稍微不同的测量绝对时间(因此不同的位置)。换句话说，在由探头捕获的探头数据值和由机器捕获的机器数据值存在相对(绝对)时间延迟，这种延迟这里称为系统延迟。通过在以如上所述的方式捕获数据期间以已知速度移动测量探头，发现可以通过第二步骤(ii)建立系统延迟，即分析捕获的机器位置数据和探头数据。该分析步骤可例如包括当扫描制品时监控机器位置数据和探头数据的某些共同特性或者评价系统延迟对制品的某些测量的尺寸或者特性的影响。还重要的是，应当注意，使用本专利技术的方法找到的系统延迟很大程度不同于在触碰触发式探头系统中建立的触碰探头延迟。如上所述，触碰式探头延迟(T2-T1)是超过预定阈值的触针偏转和机器刻度被冻结之间的延迟。相反，根据本专利技术的系统延迟时捕获两组测量(即机器位置数据和探头数据)之间的相对延迟。例如，考虑一种(接触式)扫描探头，其在一定的时间瞬时TI具有一触针，该触针偏转一定的量(a，b，c )并且位于空间中的位置(X，y, ζ)。读取机器刻度(即捕获机器位置数据)的第一延迟意味着对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种校准设备的方法，所述设备包括安装在机器上的测量探头，所述机器被布置成捕获表示所述测量探头相对于一制品的位置的机器位置数据，所述测量探头是具有可偏转的触针的模拟探头或扫描探头，其布置成捕获表示一表面相对于所述测量探头的位置的探头数据，所述方法包括如下步骤：（i）以已知的速度相对于所述制品移动所述测量探头，同时捕获探头数据和机器位置数据，所述测量探头沿着一路径移动，所述路径使得能够捕获表示所述制品的表面上的至少一个点相对于所述测量探头的位置的探头数据，所述路径在探头移动的方向上还包括至少一个变化，能够从机器位置数据和探头数据中识别所述变化；以及（ii）比较在步骤（i）的扫描期间捕获的机器位置数据和探头数据，并且由此确定捕获机器位置数据和探头数据的相对时间延迟。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·查尔斯·乌尔德，亚历山大·坦南特·萨瑟兰，
申请(专利权)人：瑞尼斯豪公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB